Xây dựng [ chỉnh sửa ]

Một người đàn ông làm việc trên đường dây điện ở Nauru (2007)

Tháp hỗ trợ các đường dây được làm bằng gỗ (khi trưởng thành hoặc nhiều lớp), thép hoặc nhôm (hoặc cấu trúc mạng hoặc cực hình ống), bê tông, và đôi khi nhựa gia cố. Các dây dẫn trần trên đường dây thường được làm bằng nhôm (có thể là đồng bằng hoặc được gia cố bằng vật liệu thép hoặc composite như sợi carbon và sợi thủy tinh), mặc dù một số dây đồng được sử dụng trong phân phối trung thế và kết nối điện áp thấp đến cơ sở của khách hàng. Mục tiêu chính của thiết kế đường dây trên không là duy trì sự giải phóng mặt bằng đầy đủ giữa các dây dẫn được cung cấp năng lượng và mặt đất để ngăn chặn sự tiếp xúc nguy hiểm với đường dây, và cung cấp hỗ trợ đáng tin cậy cho các dây dẫn, khả năng chống chịu với bão, tải băng, động đất và các thiệt hại tiềm tàng khác nguyên nhân. ^[1] Ngày nay, các đường dây trên không được vận hành thường xuyên ở điện áp vượt quá 765.000 volt giữa các dây dẫn.

Phân loại theo điện áp hoạt động [ chỉnh sửa ]

Đường dây điện cao thế và trung thế ở Łomża, Ba Lan

Đường dây tải điện trên không được phân loại trong ngành điện. phạm vi điện áp:

• Điện áp thấp (LV) – dưới 1000 volt, được sử dụng để kết nối giữa khách hàng dân cư hoặc thương mại nhỏ và tiện ích.
• Điện áp trung bình (MV; phân phối) – trong khoảng 1000 volt (1 kV) và 69 kV, được sử dụng để phân phối ở khu vực thành thị và nông thôn.
• Điện áp cao (HV; truyền tải dưới 100 kV; truyền tải hoặc truyền tải ở các điện áp như 115 kV và 138 kV), được sử dụng để truyền tải phụ và truyền tải một lượng lớn điện năng và kết nối với người tiêu dùng rất lớn.
• Điện áp cực cao (EHV; truyền tải) – từ 345 kV, lên đến khoảng 800 kV, ^{[2] [ trang cần thiết ]} được sử dụng cho khoảng cách xa, truyền tải điện năng rất cao.
• Điện áp cực cao (UHV) – cao hơn 800 kV. Thời báo tài chính đã báo cáo các đường dây UHV là một "công cụ thay đổi cuộc chơi", làm cho mạng lưới điện toàn cầu có khả năng khả thi. StateGrid cho biết so với các đường truyền thông thường, UHV cho phép truyền tải năng lượng gấp năm lần, gấp hơn sáu lần khoảng cách. ^[3]

Structures [ chỉnh sửa ]

Các cấu trúc cho đường dây trên không có sự đa dạng hình dạng tùy thuộc vào loại đường. Các cấu trúc có thể đơn giản như các cột gỗ đặt trực tiếp trên trái đất, mang theo một hoặc nhiều dầm chéo để hỗ trợ các dây dẫn, hoặc xây dựng "không tay" với các dây dẫn được hỗ trợ trên các chất cách điện gắn vào bên của cột. Cột thép hình ống thường được sử dụng trong khu vực đô thị. Các đường dây cao thế thường được mang trên các tháp thép hoặc trụ bằng lưới. Đối với các khu vực hẻo lánh, các tháp nhôm có thể được đặt bằng máy bay trực thăng. ^[4][5] Các cột bê tông cũng đã được sử dụng. ^[1] Các cột làm bằng nhựa gia cố cũng có sẵn, nhưng chi phí cao hạn chế ứng dụng.

Mỗi cấu trúc phải được thiết kế cho các tải trọng đặt lên nó bởi các dây dẫn. ^[1] Trọng lượng của dây dẫn phải được hỗ trợ, cũng như tải trọng động do tích tụ gió và băng, và ảnh hưởng của rung động. Khi các dây dẫn nằm trên một đường thẳng, các tháp chỉ cần chống lại trọng lượng do lực căng trong các dây dẫn xấp xỉ cân bằng mà không có lực tác dụng lên kết cấu. Các dây dẫn linh hoạt được hỗ trợ ở đầu của chúng gần đúng với hình thức của một dây xích, và phần lớn các phân tích để xây dựng các đường truyền phụ thuộc vào các tính chất của hình thức này. ^[1]

Một dự án đường truyền lớn có thể có một số loại tháp, với các tháp "tiếp tuyến" ("đình chỉ" hoặc "đường", Vương quốc Anh) dành cho hầu hết các vị trí và các tòa tháp được xây dựng nặng hơn được sử dụng để chuyển đường qua một góc, ngõ cụt (chấm dứt) một đường hoặc cho đường sông hoặc đường quan trọng. Tùy thuộc vào tiêu chí thiết kế cho một dòng cụ thể, các cấu trúc loại bán linh hoạt có thể dựa vào trọng lượng của các dây dẫn để được cân bằng ở cả hai bên của mỗi tháp. Các cấu trúc cứng hơn có thể được dự định đứng yên ngay cả khi một hoặc nhiều dây dẫn bị hỏng. Các cấu trúc như vậy có thể được lắp đặt tại các khoảng thời gian trong các đường dây điện để hạn chế quy mô của sự cố tháp tầng. ^[1]

Nền móng cho các cấu trúc tháp có thể lớn và tốn kém, đặc biệt nếu điều kiện mặt đất kém, chẳng hạn như ở vùng đất ngập nước. Mỗi cấu trúc có thể được ổn định đáng kể bằng cách sử dụng dây kẻ để chống lại một số lực được áp dụng bởi các dây dẫn.

Đường dây điện cấu hình thấp gần sân bay

Đường dây điện và cấu trúc hỗ trợ có thể là một dạng ô nhiễm thị giác. Trong một số trường hợp, các đường được chôn để tránh điều này, nhưng việc "ngầm" này tốn kém hơn và do đó không phổ biến.

Đối với một cấu trúc cực tiện ích bằng gỗ duy nhất, một cây cột được đặt trong lòng đất, sau đó ba thanh ngang kéo dài từ cái này, hoặc so le hoặc tất cả về một phía. Các chất cách điện được gắn vào nẹp. Đối với cấu trúc cột gỗ kiểu chữ "H", hai cực được đặt trong lòng đất, sau đó một thanh ngang được đặt trên đỉnh này, kéo dài sang cả hai bên. Các chất cách điện được gắn ở hai đầu và ở giữa. Cấu trúc tháp lưới có hai hình thức phổ biến. Người ta có một cơ sở hình chóp, sau đó là một phần thẳng đứng, trong đó ba nhánh kéo dài ra, thường là so le. Các chất cách điện căng được gắn vào nẹp. Một cái khác có một cơ sở hình chóp, mở rộng đến bốn điểm hỗ trợ. Trên cùng, một cấu trúc giống như giàn ngang được đặt.

Một dây nối đất đôi khi được căng dọc theo đỉnh của tháp để chống sét. Một dây nối đất quang là phiên bản cao cấp hơn với các sợi quang nhúng để liên lạc. Các điểm đánh dấu dây trên cao có thể được gắn trên dây nối đất để đáp ứng các khuyến nghị của Tổ chức Hàng không Dân dụng Quốc tế. ^[6] Một số điểm đánh dấu bao gồm đèn nhấp nháy để cảnh báo vào ban đêm.

Mạch [ chỉnh sửa ]

Đường truyền một mạch chỉ mang dây dẫn cho một mạch. Đối với hệ thống ba pha, điều này ngụ ý rằng mỗi tháp hỗ trợ ba dây dẫn.

Một đường truyền hai mạch có hai mạch. Đối với hệ thống ba pha, mỗi tháp hỗ trợ và cách điện sáu dây dẫn. Các dòng điện xoay chiều một pha như được sử dụng cho dòng kéo có bốn dây dẫn cho hai mạch. Thông thường cả hai mạch hoạt động ở cùng một điện áp.

Trong các hệ thống HVDC, thông thường có hai dây dẫn được truyền trên mỗi đường dây, nhưng trong những trường hợp hiếm hoi, chỉ có một cực của hệ thống được mang trên một bộ tháp. . Đôi khi tất cả các dây dẫn được lắp đặt với sự cương cứng của các trụ; thường một số mạch được cài đặt sau. Một nhược điểm của đường dây mạch kép là việc bảo trì có thể khó khăn, vì phải làm việc gần với điện áp cao hoặc tắt hai mạch là bắt buộc. Trong trường hợp thất bại, cả hai hệ thống có thể bị ảnh hưởng.

Đường dây mạch đôi lớn nhất là Đường dây điện Kita-Iwaki.

• 

  Đường dây đơn 138 kV (trên cùng) có dây phân phối (phía dưới)

• 
• 

  Các đường mạch đơn song song

• 

  Bốn mạch trên một đường tháp

• 

  sáu mạch gồm ba loại khác nhau

• 

  Nhiều đường dây điện khác nhau (110/220 kV) ở Đức với mạch kép và bốn

Cách điện [ chỉnh sửa ]

Đường dây điện trung thế có cách điện bằng gốm ở California

Cách điện treo mô-đun được sử dụng cho đường dây cao thế.

Cách điện phải hỗ trợ cho đường dây cao thế. dây dẫn và chịu được cả điện áp hoạt động bình thường và tăng do chuyển mạch và sét. Các chất cách điện được phân loại rộng rãi là loại pin, hỗ trợ dây dẫn phía trên kết cấu hoặc loại treo, trong đó dây dẫn treo bên dưới cấu trúc. Việc phát minh ra chất cách điện biến dạng là một yếu tố quan trọng trong việc cho phép sử dụng điện áp cao hơn.

Vào cuối thế kỷ 19, cường độ điện hạn chế của các cách điện pin kiểu điện báo đã giới hạn điện áp ở mức không quá 69.000 volt. Lên đến khoảng 33 kV (69 kV ở Bắc Mỹ) cả hai loại thường được sử dụng. ^[1] Ở điện áp cao hơn, chỉ có cách điện kiểu treo là phổ biến cho dây dẫn trên cao.

Chất cách điện thường được làm bằng sứ chế tạo ướt hoặc thủy tinh cường lực, với việc sử dụng ngày càng nhiều chất cách điện polymer gia cường thủy tinh. Tuy nhiên, với mức điện áp tăng, các chất cách điện polymer (dựa trên cao su silicon) đang được sử dụng ngày càng tăng. ^[7] Trung Quốc đã phát triển các chất cách điện polymer có điện áp hệ thống cao nhất là 1100 kV và Ấn Độ hiện đang phát triển đường dây 1200 kV (điện áp hệ thống cao nhất) ban đầu sẽ được sạc với 400 kV để được nâng cấp lên đường dây 1200 kV. ^[8]

Cách điện treo được làm từ nhiều đơn vị, với số lượng đĩa cách điện đơn vị tăng ở điện áp cao hơn. Số lượng đĩa được chọn dựa trên điện áp đường dây, yêu cầu chống sét, độ cao và các yếu tố môi trường như sương mù, ô nhiễm hoặc phun muối. Trong trường hợp những điều kiện này là tối ưu, phải sử dụng cách điện dài hơn. Cách điện dài hơn với khoảng cách leo dài hơn cho dòng rò, được yêu cầu trong những trường hợp này. Chất cách điện biến dạng phải đủ mạnh về mặt cơ học để hỗ trợ toàn bộ trọng lượng của nhịp dây dẫn, cũng như tải trọng do tích tụ băng và gió. ^[9]

Chất cách điện bằng sứ có thể có bán dẫn tráng men xong, để một dòng điện nhỏ (vài milliamperes) đi qua chất cách điện. Điều này làm ấm bề ​​mặt một chút và làm giảm ảnh hưởng của sương mù và bụi bẩn tích tụ. Các men bán dẫn cũng đảm bảo phân phối điện áp đều hơn dọc theo chiều dài của chuỗi các đơn vị cách điện.

Chất cách điện polymer tự nhiên có đặc tính kỵ nước cung cấp cho hiệu suất ướt được cải thiện. Ngoài ra, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng khoảng cách leo cụ thể cần thiết trong chất cách điện polymer thấp hơn nhiều so với yêu cầu trong sứ hoặc thủy tinh. Ngoài ra, khối lượng của chất cách điện polymer (đặc biệt là ở điện áp cao hơn) thấp hơn khoảng 50% đến 30% so với dây sứ hoặc thủy tinh so sánh. Ô nhiễm tốt hơn và hiệu suất ướt dẫn đến việc sử dụng các chất cách điện như vậy ngày càng tăng.

Cách điện cho điện áp rất cao, vượt quá 200 kV, có thể có các vòng phân loại được lắp đặt tại các cực của chúng. Điều này cải thiện sự phân bố điện trường xung quanh chất cách điện và làm cho nó có khả năng chống lóe sáng hơn trong quá trình tăng điện áp.

Dây dẫn [ chỉnh sửa ]

Mặt cắt ngang mẫu của đường dây điện ACSR

Dây dẫn phổ biến nhất được sử dụng để truyền tải hiện nay là dây dẫn bằng nhôm được gia cố bằng thép (ACSR). Cũng thấy sử dụng nhiều là dây dẫn hợp kim nhôm (AAAC). Nhôm được sử dụng vì nó có trọng lượng khoảng một nửa và chi phí thấp hơn của cáp đồng có điện trở tương đương. Tuy nhiên, nó đòi hỏi đường kính lớn hơn đồng vì độ dẫn điện cụ thể thấp hơn). ^[1] Đồng đã phổ biến hơn trong quá khứ và vẫn còn được sử dụng, đặc biệt là ở điện áp thấp hơn và để nối đất.

Trong khi các dây dẫn lớn hơn mất ít năng lượng hơn vì điện trở thấp hơn, chúng có giá cao hơn các dây dẫn nhỏ hơn. Một quy tắc tối ưu hóa được gọi là Luật Kelvin nói rằng kích thước tối ưu của dây dẫn được tìm thấy khi chi phí năng lượng bị lãng phí trong một dây dẫn nhỏ hơn bằng lãi hàng năm phải trả cho chi phí bổ sung của việc xây dựng đường dây cho một dây dẫn lớn hơn. Vấn đề tối ưu hóa trở nên phức tạp hơn bởi các yếu tố bổ sung như tải trọng hàng năm khác nhau, chi phí lắp đặt khác nhau và kích thước cáp rời rạc thường được thực hiện. ^[1]

Vì dây dẫn là linh hoạt vật có trọng lượng đồng đều trên một đơn vị chiều dài, hình dạng của một dây dẫn treo giữa hai tháp gần bằng với một dây xích. Độ võng của dây dẫn (khoảng cách dọc giữa điểm cao nhất và thấp nhất của đường cong) thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ và tải trọng bổ sung như lớp băng. Một giải phóng mặt bằng tối thiểu phải được duy trì cho an toàn. Do nhiệt độ của dây dẫn tăng khi nhiệt tăng do dòng điện truyền qua, nên đôi khi có thể tăng công suất xử lý công suất (tăng) bằng cách thay đổi dây dẫn cho loại có hệ số giãn nở nhiệt thấp hơn hoặc nhiệt độ hoạt động cho phép cao hơn .

ACSR thông thường (trái) và dây dẫn lõi carbon hiện đại (phải)

Hai dây dẫn như vậy cung cấp độ võng giảm nhiệt được gọi là dây dẫn lõi composite (dây dẫn ACCR và ACCC). Thay cho các sợi lõi thép thường được sử dụng để tăng cường độ dây dẫn tổng thể, dây dẫn ACCC sử dụng lõi sợi carbon và sợi thủy tinh có hệ số giãn nở nhiệt bằng 1/10 so với thép. Mặc dù lõi composite không dẫn điện, nhưng nó nhẹ hơn và mạnh hơn thép, cho phép kết hợp nhiều hơn 28% nhôm (sử dụng các sợi hình thang nhỏ gọn) mà không bị phạt đường kính hoặc trọng lượng. Hàm lượng nhôm được thêm vào giúp giảm tổn thất đường dây từ 25 đến 40% so với các dây dẫn khác có cùng đường kính và trọng lượng, tùy thuộc vào dòng điện. Độ võng giảm nhiệt của dây dẫn lõi carbon cho phép nó mang tới gấp đôi dòng điện ("ampacity") so với dây dẫn hoàn toàn bằng nhôm (AAC) hoặc ACSR.

Các đường dây điện và môi trường xung quanh phải được duy trì bằng linemen, đôi khi được hỗ trợ bởi máy bay trực thăng với máy rửa áp lực hoặc cưa tròn có thể hoạt động nhanh hơn ba lần. Tuy nhiên, công việc này thường xảy ra ở các khu vực nguy hiểm trong sơ đồ vận tốc của máy bay trực thăng, ^[10][11][12] và phi công phải đủ điều kiện cho phương pháp "hàng hóa bên ngoài của con người" này. ^[13]

Dây dẫn bó [ chỉnh sửa ]

Để truyền tải điện qua khoảng cách xa, truyền tải điện áp cao được sử dụng. Truyền tải cao hơn 132 kV đặt ra vấn đề phóng điện corona, gây ra tổn thất điện năng đáng kể và nhiễu với các mạch truyền thông. Để giảm hiệu ứng corona này, tốt nhất là sử dụng nhiều hơn một dây dẫn trong một pha, hoặc dây dẫn đi kèm. ^[14] Ngoài việc giảm nhiễu corona, âm thanh và tiếng ồn vô tuyến (và tổn thất điện liên quan), dây dẫn đi kèm cũng làm tăng lượng dòng điện có thể được mang so với một dây dẫn có hàm lượng nhôm bằng nhau do hiệu ứng da (đối với các dòng AC). ^[15]

Dây dẫn bó bao gồm một số dây cáp song song được nối với nhau bởi các khoảng cách trong một cấu hình hình trụ. Số lượng dây dẫn tối ưu phụ thuộc vào định mức hiện tại, nhưng thông thường các đường dây điện áp cao hơn cũng có dòng điện cao hơn. American Electric Power ^[16] đang xây dựng các đường dây 765 kV sử dụng sáu dây dẫn mỗi pha trong một bó. Miếng đệm phải chống lại các lực do gió và lực từ trong thời gian ngắn mạch.

Bộ giảm xóc Spacer cho các bó bốn dây dẫn

Tập tin đính kèm dây dẫn

Các dây dẫn đi kèm làm giảm độ dốc điện áp ở vùng lân cận của đường dây. Điều này làm giảm khả năng phóng điện corona. Ở điện áp cao, độ dốc điện trường ở bề mặt của một dây dẫn đủ cao để làm ion hóa không khí, gây lãng phí điện năng, tạo ra tiếng ồn âm thanh không mong muốn và cản trở các hệ thống thông tin liên lạc. Trường xung quanh một bó dây dẫn tương tự như trường bao quanh một dây dẫn rất lớn, điều này tạo ra độ dốc thấp hơn nhằm giảm thiểu các vấn đề liên quan đến cường độ trường cao. Hiệu quả truyền được cải thiện khi mất do hiệu ứng corona bị phản tác dụng.

Các dây dẫn đi kèm làm mát bản thân hiệu quả hơn do diện tích bề mặt của dây dẫn tăng lên, làm giảm thêm tổn thất đường dây. Khi truyền dòng điện xoay chiều, dây dẫn bó cũng tránh sự giảm độ khuếch đại của một dây dẫn lớn duy nhất do hiệu ứng da. Một dây dẫn bó cũng có độ phản ứng thấp hơn, so với một dây dẫn đơn.

Trong khi sức cản của gió cao hơn, dao động do gió có thể bị giảm ở các miếng đệm. Tải trọng băng và gió của dây dẫn được bó sẽ lớn hơn một dây dẫn có cùng tiết diện, và dây dẫn bị bó lại khó lắp đặt hơn dây dẫn đơn.

Dây nối đất [ chỉnh sửa ]

Dây dẫn bằng nhôm cách điện bằng polyetylen. Nó được sử dụng cho các đường dây điện 6600V.

Các đường dây điện trên không thường được trang bị một dây dẫn trên mặt đất (dây khiên, dây tĩnh hoặc dây đất trên cao). Dây dẫn đất thường được nối đất (nối đất) ở đỉnh của cấu trúc đỡ, để giảm thiểu khả năng sét đánh trực tiếp vào dây dẫn pha. ^[17] Trong các mạch có trung tính nối đất, nó cũng đóng vai trò là đường song song với trái đất dòng sự cố. Đường dây điện áp rất cao có thể có hai dây dẫn nối đất. Chúng hoặc ở hai đầu ngoài cùng của chùm tia cao nhất, tại hai điểm cột hình chữ V hoặc tại một nhánh chéo riêng biệt. Các dòng cũ hơn có thể sử dụng các bộ chống tăng đột biến cứ sau vài nhịp thay cho dây chắn; cấu hình này thường được tìm thấy ở các khu vực nông thôn hơn của Hoa Kỳ. Bằng cách bảo vệ đường dây khỏi sét, việc thiết kế bộ máy trong các trạm biến áp được đơn giản hóa do ứng suất thấp hơn đối với cách điện. Dây bảo vệ trên các đường truyền có thể bao gồm các sợi quang (dây nối đất quang / OPGW), được sử dụng để liên lạc và điều khiển hệ thống điện.

HVDC Fenno-Skan với dây nối đất được sử dụng làm đường điện cực

Tại một số trạm chuyển đổi HVDC, dây nối đất cũng được sử dụng làm đường điện cực để kết nối với điện cực nối đất ở xa. Điều này cho phép hệ thống HVDC sử dụng trái đất làm một dây dẫn. Các dây dẫn mặt đất được gắn trên các chất cách điện nhỏ được bắc cầu bằng các thiết bị chống sét phía trên các dây dẫn pha. Cách nhiệt ngăn ngừa ăn mòn điện hóa của tháp.

Các đường dây phân phối trung áp cũng có thể sử dụng một hoặc hai dây khiên hoặc có thể có dây dẫn nối đất bên dưới dây dẫn pha để cung cấp một số biện pháp bảo vệ chống lại các phương tiện hoặc thiết bị cao chạm vào đường dây được cung cấp năng lượng, cũng như để cung cấp đường trung tính trong hệ thống có dây Wye.

Trên một số đường dây điện có điện áp rất cao ở Liên Xô cũ, dây nối đất được sử dụng cho các hệ thống vô tuyến PLC và được gắn trên các cách điện ở giá treo.

Dây dẫn và cáp cách điện [ chỉnh sửa ]

Cáp cách điện trên cao hiếm khi được sử dụng, thường là cho khoảng cách ngắn (dưới một km). Cáp cách điện có thể được gắn trực tiếp vào các cấu trúc mà không cần hỗ trợ cách điện. Một đường dây trên không có dây dẫn trần được cách điện bằng không khí thường có chi phí thấp hơn so với cáp có dây dẫn cách điện.

Một cách tiếp cận phổ biến hơn là dây điện "được bảo hiểm". Nó được coi là cáp trần, nhưng thường an toàn hơn cho động vật hoang dã, vì lớp cách điện trên dây cáp làm tăng khả năng một raptor có cánh lớn có thể sống sót qua một bàn chải với các đường kẻ, và giảm nhẹ nguy cơ chung của đường dây. Những loại đường này thường được nhìn thấy ở miền đông Hoa Kỳ và trong các khu vực nhiều cây cối, nơi có khả năng tiếp xúc với cây. Cạm bẫy duy nhất là chi phí, vì dây cách điện thường đắt hơn so với đối tác trần của nó. Nhiều công ty tiện ích triển khai dây điện được bảo hiểm làm vật liệu nhảy trong đó các dây thường gần nhau hơn trên cột, chẳng hạn như riser / pothead ngầm, và trên reclifer, cutouts và tương tự.

Đường truyền nhỏ gọn [ chỉnh sửa ]

Đường truyền trên không nhỏ gọn yêu cầu quyền nhỏ hơn đường dây trên không tiêu chuẩn. Các dây dẫn không được quá gần nhau. Điều này có thể đạt được bằng độ dài nhịp ngắn và thanh ngang cách điện, hoặc bằng cách tách các dây dẫn trong nhịp với cách điện. Loại đầu tiên dễ xây dựng hơn vì nó không yêu cầu cách điện trong khoảng, điều này có thể khó cài đặt và bảo trì.

Ví dụ về các dòng nhỏ gọn là:

Các đường truyền nhỏ gọn có thể được thiết kế để nâng cấp điện áp của các đường dây hiện có để tăng công suất có thể truyền trên một quyền hiện có. ^[18]

Điện áp thấp [ chỉnh sửa ]

Đường dây trên không điện áp thấp có thể sử dụng dây dẫn trần được mang trên chất cách điện bằng thủy tinh hoặc gốm hoặc hệ thống cáp bó trên không. Số lượng dây dẫn có thể ở bất cứ đâu giữa hai (rất có thể là một pha và trung tính) lên đến sáu (dây dẫn ba pha, trung tính và đất riêng biệt cộng với ánh sáng đường phố được cung cấp bởi một công tắc chung); một trường hợp phổ biến là bốn (ba pha và trung tính, trong đó trung tính cũng có thể đóng vai trò là một dây dẫn nối đất bảo vệ).

Năng lượng xe lửa [ chỉnh sửa ]

Đường dây trên cao hoặc dây trên cao được sử dụng để truyền năng lượng điện cho xe điện, xe đẩy hoặc tàu hỏa. Đường dây trên cao được thiết kế theo nguyên tắc một hoặc nhiều dây dẫn trên cao nằm trên đường ray tàu hỏa. Các trạm trung chuyển đều đặn dọc theo đường dây trên không cung cấp điện từ lưới điện cao thế. Đối với một số trường hợp, AC tần số thấp được sử dụng và được phân phối bởi một mạng hiện tại lực kéo đặc biệt.

Các ứng dụng khác [ chỉnh sửa ]

Các đường dây trên cao đôi khi cũng được sử dụng để cung cấp ăng ten phát, đặc biệt là truyền sóng hiệu quả, sóng ngắn và trung bình. Đối với mục đích này, một dòng mảng so le thường được sử dụng. Dọc theo một đường dây so le, các dây cáp dẫn để cung cấp lưới đất của ăng ten phát được gắn ở mặt ngoài của vòng, trong khi dây dẫn bên trong vòng, được gắn chặt với các cách điện dẫn đến bộ cấp điện áp cao của ăng ten .

Việc sử dụng diện tích dưới các đường dây điện trên không [ chỉnh sửa ]

Việc sử dụng vùng bên dưới đường dây trên không bị hạn chế do các đối tượng không được đến quá gần các dây dẫn được cung cấp năng lượng. Các đường dây và cấu trúc trên cao có thể làm băng, tạo ra mối nguy hiểm. Việc thu sóng vô tuyến có thể bị suy yếu dưới một đường dây điện, do cả việc che chắn ăng ten thu bằng các dây dẫn trên cao, và do phóng điện một phần tại các chất cách điện và các điểm sắc nhọn của dây dẫn tạo ra nhiễu vô tuyến.

Trong khu vực xung quanh các đường dây trên không, rất nguy hiểm khi có nguy cơ can thiệp; ví dụ. thả diều hoặc bóng bay, sử dụng thang hoặc máy móc vận hành.

Các đường phân phối và truyền tải trên không gần sân bay thường được đánh dấu trên bản đồ và các đường kẻ được đánh dấu bằng các phản xạ nhựa dễ thấy, để cảnh báo các phi công về sự hiện diện của dây dẫn.

Xây dựng các đường dây điện trên không, đặc biệt là ở các khu vực hoang dã, có thể có tác động môi trường đáng kể. Các nghiên cứu môi trường cho các dự án như vậy có thể xem xét ảnh hưởng của việc phát quang bụi rậm, thay đổi tuyến di cư cho động vật di cư, khả năng tiếp cận của động vật săn mồi và con người dọc theo hành lang truyền bệnh, xáo trộn môi trường sống của cá tại các điểm giao nhau và các tác động khác.

Tai nạn hàng không [ chỉnh sửa ]

Một điểm đánh dấu tắc nghẽn hàng không trên đường dây cao áp trên cao nhắc nhở phi công về sự hiện diện của đường dây trên không. Một số điểm đánh dấu được thắp sáng vào ban đêm hoặc có đèn nhấp nháy.

Hàng không chung, bay lượn, dù lượn, nhảy dù, khinh khí cầu và thả diều phải tránh tiếp xúc ngẫu nhiên với đường dây điện. Gần như mọi sản phẩm diều đều cảnh báo người dùng tránh xa đường dây điện. Tử vong xảy ra khi máy bay đâm vào đường dây điện. Một số đường dây điện được đánh dấu bằng các nhà sản xuất vật cản, đặc biệt là gần các dải không khí hoặc trên đường thủy có thể hỗ trợ các hoạt động của thủy phi cơ. Việc đặt các đường dây điện đôi khi sử dụng hết các vị trí mà các tàu lượn treo sẽ sử dụng. ^[19][20]

Lịch sử [ chỉnh sửa ]

Việc truyền xung điện đầu tiên trên một khoảng cách mở rộng đã được thể hiện trên Ngày 14 tháng 7 năm 1729 bởi nhà vật lý Stephen Grey. ^{[ cần trích dẫn ]} Cuộc biểu tình đã sử dụng dây gai dầu bị treo lơ lửng bởi các sợi tơ (điện trở thấp của dây dẫn kim loại không được đánh giá cao vào thời điểm đó) .

Tuy nhiên, việc sử dụng thực tế đầu tiên của các đường dây trên không là trong bối cảnh điện báo. By 1837 hệ thống điện báo thương mại thử nghiệm chạy như xa như 20 km (13 dặm). Truyền tải điện được thực hiện vào năm 1882 với việc truyền tải điện cao thế đầu tiên giữa Munich và Miesbach (60 km). Năm 1891 đã chứng kiến ​​việc xây dựng đường dây trên không ba pha đầu tiên trong dịp Triển lãm Điện quốc tế tại Frankfurt, giữa Lauffen và Frankfurt.

Năm 1912, đường dây điện trên không 110 kV đầu tiên được đưa vào sử dụng, sau đó là đường dây điện trên không 220 kV đầu tiên vào năm 1923. Vào những năm 1920, RWE AG đã xây dựng đường dây trên không đầu tiên cho điện áp này và vào năm 1926 đã xây dựng một đường ngang qua sông Rhine với giá treo của Voerde, hai cột buồm cao 138 mét.

Năm 1953, đường dây 345 kV đầu tiên được đưa vào hoạt động bởi American Electric Power ở Hoa Kỳ. Tại Đức vào năm 1957, đường dây điện trên không 380 kV đầu tiên đã được đưa vào vận hành (giữa trạm biến áp và Rommerskirchen). Trong cùng năm đó, tuyến trên cao đi qua Eo biển Messina đã đi vào phục vụ ở Ý, nơi có các trụ cột phục vụ cho giao lộ Elbe 1. Đây được sử dụng làm mô hình cho việc xây dựng Elbe qua 2 vào nửa cuối thập niên 1970. việc xây dựng các trụ trên cao nhất trên thế giới. Trước đó, vào năm 1952, dòng 380 kV đầu tiên được đưa vào sử dụng ở Thụy Điển, trong 1000 km (625 dặm) giữa các khu vực đông dân cư hơn ở phía nam và các trạm thủy điện lớn nhất ở phía bắc. Bắt đầu từ năm 1967 ở Nga và cả ở Hoa Kỳ và Canada, các đường dây trên không cho điện áp 765 kV đã được xây dựng. Năm 1982, các đường dây điện trên không được xây dựng ở Liên Xô giữa Elektrostal và nhà máy điện tại Ekibastuz, đây là đường dây điện xoay chiều ba pha ở 1150 kV (Powerline Ekibastuz-Kokshetau). Năm 1999, tại Nhật Bản, đường dây điện đầu tiên được thiết kế cho 1000 kV với 2 mạch được chế tạo, Đường dây điện Kita-Iwaki. Năm 2003, việc xây dựng tuyến trên cao nhất bắt đầu ở Trung Quốc, qua sông Dương Tử.

Phân tích toán học [ chỉnh sửa ]

Một đường dây điện trên không là một ví dụ của đường truyền. Ở tần số hệ thống điện, nhiều đơn giản hóa hữu ích có thể được thực hiện cho các dòng có độ dài điển hình. Để phân tích hệ thống điện, điện trở phân tán, độ tự cảm nối tiếp, điện trở rò rỉ và điện dung shunt có thể được thay thế bằng các giá trị gộp phù hợp hoặc mạng đơn giản.

Mô hình đường dây ngắn và trung bình [ chỉnh sửa ]

Chiều dài ngắn của đường dây điện (dưới 80 km) có thể xấp xỉ với điện trở nối tiếp với độ tự cảm và bỏ qua tuyển sinh shunt. Giá trị này không phải là tổng trở kháng của dòng, mà là trở kháng nối tiếp trên mỗi đơn vị độ dài của dòng. Đối với chiều dài dòng dài hơn (80 Dòng 250 km), điện dung shunt được thêm vào mô hình. Trong trường hợp này, thông thường phân phối một nửa tổng điện dung cho mỗi bên của dòng. Kết quả là, đường dây điện có thể được biểu diễn dưới dạng mạng hai cổng, chẳng hạn như với các tham số ABCD. ^[21]

Mạch có thể được mô tả như là

${ displaystyle Z = zl = (R + j omega L) l}$

trong đó

Đường trung bình có thêm một lần nhận shunt

${ displaystyle Y = yl omega Cl}$

trong đó

• Y là tổng số dòng shunt
• y là mức nhận shunt trên mỗi đơn vị chiều dài

• 

• 

  Chiều dài trung bình của đường dây điện

Xem thêm [ chỉnh sửa ]

Tài liệu tham khảo [ chỉnh sửa ]